PCB上压接孔和过孔的孔径和公差要求相同,制造时有何影响

原创 高速先生 2024-11-18 11:43


公众号 | 高速先生

作者 | 王辉东


小凯在京城闯天下,跑市场,做PCB业务。


小马在冿城守着家,画着图,做PCB设计。


异地夫妻,周末相聚,总有说不完的话,道不尽的甜蜜。

可是这个周末在互相期盼中小两口见了面,小凯进门就问小马:”媳妇我这儿有个问题,想不明白,想请教下你,可急死我了。”


现在有个PCB马上要下线生产,工厂的工程确认说过孔和压接孔是同一个尺寸,会导致成本增加和交期变长。

工程EQ如下:


PCB中19.7mil的成品孔径包括压接孔和过孔。光绘中设计为双面阻焊覆盖的我司认为是过孔,但是所有的孔径公差都要求为+-2mil.这个公差要求太严,会导致加工时间变长和成本增加。


工厂发出来的工程确认如下:

一个背板PCB上压接孔和过孔同一尺寸,同一孔径公差。


下图高亮的为过孔:

小马听完小凯的话,微微一笑,说道:相公莫急,听我娓娓道来。


电路板上有很多孔,大多数孔是用于PCB层与层之间的互连,而另一些孔是用于元件安装到电路板上。


钻孔的过程:


打销钉 →  上板 →  钻孔 →  下板


钻孔的两个概念:


成品孔径:顾名思义,指PCB板上通过钻孔电镀生产完成后的孔径,也就是交货时的最终尺寸。


一钻咀大小:是指钻咀大小,PCB生产时用的钻头尺寸。

PCB的成品孔径加工过程:


去钻污 →   化学沉铜 →  全板电镀 →  图形电镀


钻孔的目的:


在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔(导通、插件、定位),通孔电镀后实现导通。

压接孔工艺的优点:


1.免焊接

2.无间隙连接

3.良好的抗震性

4.较低的压入力

5.电路板变形小


压机孔的名词解释:


Press-Fit也称“压接端子”,该技术是焊接安装的替代解决方案。主要通过冷连接的免焊接方式实现电接触件可靠连接,将鱼眼端压入PCB孔中,通过较小的压入力获得较高夹持力。在压入过程中,鱼眼端产生弹性变形,并提供低接触阻抗以及高可靠性的紧密连接。


高速连接器采用压接孔工艺,不需要焊接,是连接器直接插入就能固定的孔,通过引脚与孔壁的接触导通电流,从而实现信号传输。


压接孔元件的管脚像鱼眼,管脚是带有膨胀功能的,而不是带有螺纹功能的,压接后管脚鱼眼部分和PCB上的孔很好的接触,实现高速信号的传输。

连接器压入过程:

1.端子预放入PCB,缩子尖端进入PCB孔,尚未产生变形

2.端子开始压入,鱼眼开始变形,压入过程出现第一波峰

3.端子继续压入,鱼眼形变压合,变形最减小,插入力略有减小

4.端子继续下压,鱼眼形变压合变形,压力曲线出现第二波峰

5端子拨出时,保持力迅速到达峰值,随即迅速减小

6.端子继续拔除,过渡区和插入区此时已完全形变,与PCB间的干涉力几乎为零


压接技术应用的PCB范围:


  • 高速背板

  • 有高速连接器的子板,往背板上插的子板

  • 大型通信板


优点:

  • 操作简便

  • 适宜在任何场合进行操作。

  • 生产效率高、成本低、无污染

  • 维护简便

  • 压接孔尺寸公差没有特殊标示,工厂按IPC-6012的标准去管控此类孔的公差,导致装配时因孔径太大或太小,出现接触不良和无法压接,导致“跪针”现象。


常规压接孔精度要求:PCB上的压接孔的孔径公差为+/-0.05mm,有的甚至更严+/-0.025mm。


常规PCB中金属化孔的精度要求:常规非压接孔的金属化孔的要求+/-0.075mm。


PCB的制作过程中,钻孔是一个非常重要的环节。特别是压接孔。


在实际生产时,压机孔的孔径管控方法,需要频繁的调整钻机程序和更换新的钻咀,来管控一钻孔大小,因为钻咀在高速运转时,会在不断的磨损变小,从而导致成品孔径变小,导致压接时失效。


在进行PCB压接钻孔的过程中,需要注意以下几点:


  1. 钻头选择,根据PCB设计要求选择合适的钻头,确保钻孔的成品大小和形状,特别是孔径公差要符合要求。

  2. 钻孔精度,钻孔的精度直接影响到PCB的质量,因此在钻孔过程中需要严格控制钻头的相对坐标和深度,从而满足孔位公差。

  3. 钻孔速度,钻孔速度过快会导致PCB表面损伤,速度过慢则会影响效率,需要根据实际情况选择合适的钻孔速度。

  4. 孔壁清洁,钻孔后需要及时清洁孔壁,以防止残留的金属屑或碎屑影响PCB的使用,可以选用化学除胶渣或等离子去钻污等工序进行处理。

  5. 表面处理,表面处理可以采用沉金、OSP等方式,以保护钻孔孔壁防止氧化和提高PCB的稳定性。


成品孔径过大导致的压接后,连接器松动脱落。

压接孔成孔径过小,导致连接器压入失败,跪针。

IPC-6012里面规定的常规孔径公差为:+-0.1mm

印刷电路板有许多方面将直接影响其成本及其制造能力。钻孔的尺寸本身就对价格有重大影响。


相同的钻头直径:如果您的板上有大量直径相同的钻头,则可能会在钻孔过程中导致成品孔径发生变化。这种变化可能会导致装配失效。更好的做法是更改一些钻头尺寸,以减少一种尺寸的钻孔数量。


压接孔需要管控成品孔径公差,而过孔通常不需要管控孔径公差(特殊情况除外),如果过孔和压接孔都按同一公差管控,会导致在钻孔加工时,更换钻咀的频率增加,从而增加成本和交期。


听完小马的话,小凯如醍醐灌顶,感叹老婆知识渊博,讲解到位。


小马说还有更到位的马上来了,这个周三高速先生来天津开研讨会了,干货多多,人间值得,大家约起来。



Q

本期提问

关于压接孔的设计,大家有没有出现过一些经典案例,来,一起聊聊。


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